3D-Druck Toleranzen: Warum das CAD-Maß nicht alles ist
Zwei Bauteile mit exakt gleichem Nennmaß lassen sich im 3D-Druck in der Regel nicht einfach ineinanderstecken. Drucker, Material, Orientierung, Geometrie und Slicer-Einstellungen sorgen dafür, dass das reale Teil geringfügig vom Modell abweicht. Deshalb braucht eine funktionale Konstruktion konstruktives Spiel und bei kritischen Passungen einen Testdruck.
Es gibt keinen universellen Toleranzwert für alle 3D-Drucker und Materialien.
Was bedeutet Toleranz?
Im technischen Sinn beschreibt eine Toleranz den zulässigen Bereich, in dem ein reales Maß vom Sollwert abweichen darf. Beim 3D-Druck kommt zusätzlich die Frage hinzu: Wie viel konstruktiven Abstand brauche ich zwischen zwei Teilen, damit sie sich so verhalten wie gewünscht?
Warum zwei gleiche Maße nicht automatisch passen
Beispiel: ein Zapfen mit 20,00 mm und eine Öffnung mit 20,00 mm. Theoretisch gleich. Praktisch wirken unter anderem die folgenden Einflüsse, und das Ergebnis kann zu stramm sein.
- Materialfluss
- Linienbreite
- Rundung
- Schrumpfung
- erste Schicht
- Elephant Foot
- Druckrichtung
- Geometrieauflösung
- Materialeigenschaften
Welche Faktoren beeinflussen die Passung?
Prusa nennt ausdrücklich die folgenden Einflussgrößen. Darum ist eine einzelne Zahl wie „immer 0,2 mm" keine verlässliche Universalregel.
- Modellgröße
- horizontale oder vertikale Orientierung
- Geometrie
- Kalibrierung
- Einstellungen
- Materialeigenschaften
Praktischer Startbereich
Als Startwert, nicht als Garantie, kann bei sauber kalibrierten FDM-Drucken ein Spiel im Bereich einiger Zehntelmillimeter sinnvoll sein. Prusa nennt für bewegliche Teile mindestens etwa 0,3 mm als einen möglichen Ausgangspunkt und betont gleichzeitig, dass kein universeller Wert existiert. Vuolti-Generatoren machen das Spiel deshalb explizit einstellbar, stellen keinen einzigen Wert als korrekt dar und raten bei kritischen Teilen zum Testdruck.
Pro Seite oder insgesamt?
Eine typische Fehlerquelle: Wenn eine Öffnung 0,4 mm größer sein soll als ein Zapfen, muss klar sein, ob 0,4 mm Gesamtdifferenz gemeint sind, oder 0,4 mm pro Seite – also 0,8 mm Gesamtdifferenz. Vuolti-Generatoren zeigen diesen Unterschied explizit an, sodass immer klar ist, worauf sich ein Toleranzwert bezieht.
Der beste Test ist klein
Statt einen mehrstündigen Halter komplett zu drucken, lohnt sich ein kleiner Vorabtest.
- relevante Passungszone isolieren
- kurzen Testkörper drucken
- reale Passung prüfen
- Spiel korrigieren
- finales Teil drucken